Зрение при насекоми. Сложни очи: как се различават от простите? Как една муха вижда света около себе си?

Смята се, че човек получава до 90% от знанията за външния свят с помощта на своето стереоскопично зрение. Зайците са придобили странично зрение, благодарение на което могат да виждат предмети, разположени отстрани и дори зад тях. При дълбоководните риби очите могат да заемат до половината от главата, а париеталното „трето око“ на миногата й позволява да се движи добре във водата. Змиите могат да видят само движещ се обект, но очите на сокола скитник са признати за най-бдителните в света, способни да проследят плячка от височина 8 км!

Но как виждат света представителите на най-многобройния и разнообразен клас живи същества на Земята - насекомите? Наред с гръбначните животни, на които те отстъпват само по размер на тялото, насекомите имат най-развито зрение и сложни оптични системи на окото. Въпреки че сложните очи на насекомите нямат акомодация, в резултат на което могат да се нарекат късогледи, те, за разлика от хората, са в състояние да различават изключително бързо движещи се обекти. И благодарение на подредената структура на техните фоторецептори, много от тях имат истинско „шесто чувство“ - поляризационно зрение.

Видението избледнява - моята сила,
Две невидими диамантени копия...

А. Тарковски (1983)

Трудно е да се надцени значението Света (електромагнитно излъчваневидим спектър) за всички жители на нашата планета. Слънчевата светлина служи като основен източник на енергия за фотосинтезиращи растения и бактерии, а косвено чрез тях и за всички живи организми в земната биосфера. Светлината пряко влияе върху потока на цялото разнообразие жизнени процесиживотни, от размножаването до сезонните промени в цвета. И, разбира се, благодарение на възприемането на светлина от специални сетивни органи, животните получават значителни (и често б Оповечето) от информацията за околния свят, те могат да различават формата и цвета на предметите, да определят движението на телата, да се ориентират в пространството и др.

Зрението е особено важно за животните, способни активно да се движат в космоса: именно с появата на подвижни животни зрението започна да се формира и подобрява. зрителен апарат- най-сложната от всички известни сензорни системи. Тези животни включват гръбначни и сред безгръбначните - главоногии насекоми. Именно тези групи организми могат да се похвалят с най-сложните органи на зрението.

Визуалният апарат на тези групи обаче се различава значително, както и възприемането на изображения. Смята се, че насекомите като цяло са по-примитивни в сравнение с гръбначните, да не говорим за най-високото им ниво - бозайниците и, естествено, хората. Но колко различни са техните визуални възприятия? С други думи, дали светът, видян през очите на едно малко същество, наречено муха, е много по-различен от нашия?

Мозайка от шестоъгълници

Зрителната система на насекомите по принцип не се различава от тази на другите животни и се състои от периферни органи на зрението, нервни структурии образувания на центр нервна система. Но що се отнася до морфологията на зрителните органи, тук разликите са просто поразителни.

Всеки е запознат с комплекса фасетираночи на насекоми, които се срещат при възрастни насекоми или в ларви на насекоми, развиващи се с непълна трансформация, т.е. без какавиден стадий. Няма много изключения от това правило: това са бълхи (разред Siphonaptera), ветрилокрили (разред Strepsiptera), повечето сребърни рибки (семейство Lepismatidae) и целият клас криптогнати (Entognatha).

Сложното око прилича на кошницата на зрял слънчоглед: състои се от набор от фасети ( омматидия) - автономни приемници на светлинно излъчване, които имат всичко необходимо за регулиране на светлинния поток и формиране на изображение. Броят на фасетите варира значително: от няколко при четиноопашатите (разред Thysanura) до 30 хиляди при водните кончета (разред Aeshna). Изненадващо, броят на омматидиите може да варира дори в рамките на една систематична група: например редица видове земни бръмбари, живеещи в открити пространства, имат добре развити сложни очи с голяма сума ommatidia, докато при земните бръмбари, които живеят под камъни, очите са силно намалени и се състоят от малък брой ommatidia.

Горният слой на омматидиите е представен от роговицата (лещата) - част от прозрачна кутикула, секретирана от специални клетки, която е вид шестоъгълна двойно изпъкнала леща. Под роговицата на повечето насекоми има прозрачен кристален конус, чиято структура може да варира между различни видове. При някои видове, особено тези, които са нощни, има допълнителни структури в светлопречупващия апарат, които играят главно ролята на антирефлексно покритиеи увеличаване на светлинната пропускливост на окото.

Изображението, образувано от лещата и кристалния конус, попада на фоточувствителен ретинална(зрителни) клетки, които са неврон с къса опашка-аксон. Няколко клетки на ретината образуват единичен цилиндричен сноп - ретинула. Във всяка такава клетка, от страната, обърната навътре, се намира омматидиумът рабдомер- специална формация от много (до 75–100 хиляди) микроскопични тръбички от власинки, чиято мембрана съдържа визуален пигмент. Както при всички гръбначни животни, този пигмент е родопсин- комплексно оцветен протеин. Благодарение на огромната площ на тези мембрани, фоторецепторният неврон съдържа голям броймолекули на родопсин (например при плодови мушици Дрозофилатова число надхвърля 100 милиона!).

Рабдомери на всички зрителни клетки, комбинирани в рабдом, и са фоточувствителни, рецепторни елементи на сложното око и цялата ретинула заедно съставлява аналог на нашата ретина.

Светлопречупващият и светлочувствителен апарат на фасета е заобиколен по периметъра от клетки с пигменти, които играят ролята на светлинна изолация: благодарение на тях светлинният поток, когато се пречупва, достига до невроните само на един омматидий. Но така са подредени фасетите в т.нар фотопиченочи, адаптирани към ярка дневна светлина.

За видовете, водещи здрач или нощен начин на живот, са характерни очи от различен тип - скотопичен. Такива очи имат редица адаптации към недостатъчен светлинен поток, например много големи рабдомери. В допълнение, в омматидиите на такива очи, светлоизолиращите пигменти могат да мигрират свободно в клетките, така че светлинният поток да достигне визуалните клетки на съседните омматидии. Това явление стои в основата на т.нар тъмна адаптация очи на насекоми - повишена чувствителност на окото при слаба светлина.

Когато рабдомерите абсорбират фотони от светлина, в клетките на ретината се генерират нервни импулси, които се изпращат по аксоните към сдвоените оптични дялове на мозъка на насекомото. Всеки оптичен лоб има три асоциативни центъра, където се обработва потокът от визуална информация, идващ едновременно от много аспекти.

От един до тридесет

Според древни легенди някога хората са имали „трето око“, отговорно за екстрасензорното възприятие. Няма доказателства за това, но една и съща минога и други животни, като кичурият гущер и някои земноводни, имат необичайни светлочувствителни органи на „погрешното“ място. И в този смисъл насекомите не изостават от гръбначните: в допълнение към обичайните сложни очи, те имат малки допълнителни оцели - ocelliразположен на фронтопариталната повърхност и стъбла- отстрани на главата.

Оцелите се срещат главно в добре летящи насекоми: възрастни (при видове с пълна метаморфоза) и ларви (при видове с непълна метаморфоза). По правило това са три оцела, разположени под формата на триъгълник, но понякога средният или двата странични могат да липсват. Структурата на оцелите е подобна на ommatidia: под светлопречупваща леща те имат слой от прозрачни клетки (аналогично на кристален конус) и ретинална ретина.

Стъблата могат да бъдат намерени в ларви на насекоми, които се развиват с пълна метаморфоза. Техният брой и местоположение варира в зависимост от вида: от всяка страна на главата може да има от един до тридесет оцела. При гъсениците по-често се срещат шест оцела, подредени така, че всеки от тях има отделно зрително поле.

В различните разреди насекоми стъблото може да се различава една от друга по структура. Тези разлики вероятно се дължат на техния произход от различни морфологични структури. По този начин броят на невроните в едно око може да варира от няколко единици до няколко хиляди. Естествено, това се отразява на възприятието на насекомите за околния свят: ако някои от тях могат да видят само движението на светлината и тъмни петна, тогава другите са способни да разпознават размера, формата и цвета на предметите.

Както виждаме, стемите и омматидиите са аналози на единични фасети, макар и модифицирани. Въпреки това, насекомите имат други „резервни“ опции. Така някои ларви (особено от разред Diptera) са способни да разпознават светлина дори с напълно засенчени очи, използвайки фоточувствителни клетки, разположени на повърхността на тялото. А някои видове пеперуди имат така наречените генитални фоторецептори.

Всички такива фоторецепторни зони са структурирани по подобен начин и представляват клъстер от няколко неврона под прозрачна (или полупрозрачна) кутикула. Поради такива допълнителни „очи“ ларвите на двукрилите избягват открити пространства, а женските пеперуди ги използват, когато снасят яйца в сенчести места.

Фасетиран полароид

Какво могат да направят сложните очи на насекомите? Както е известно, всяко оптично лъчение може да има три характеристики: яркост, диапазон(дължина на вълната) и поляризация(ориентация на трептенията на електромагнитния компонент).

Насекомите използват спектралните характеристики на светлината, за да регистрират и разпознават обекти в околния свят. Почти всички от тях са способни да възприемат светлина в диапазона от 300–700 nm, включително ултравиолетовата част на спектъра, недостъпна за гръбначните животни.

обикновено, различни цветовевъзприеман различни области сложно оконасекоми Такава „локална“ чувствителност може да варира дори в рамките на един и същи вид, в зависимост от пола на индивида. Често една и съща омматидия може да съдържа различни цветови рецептори. Така че, в пеперудите от рода Папилиодва фоторецептора имат визуален пигмент с максимум на абсорбция при 360, 400 или 460 nm, още два при 520 nm, а останалите между 520 и 600 nm (Kelber et al., 2001).

Но това не е всичко, което окото на насекомото може да направи. Както бе споменато по-горе, в зрителните неврони фоторецепторната мембрана на рабдомералните микровили е сгъната в тръба с кръгло или шестоъгълно напречно сечение. Поради това някои молекули родопсин не участват в поглъщането на светлина поради факта, че диполните моменти на тези молекули са разположени успоредно на пътя на светлинния лъч (Говардовски и Грибакин, 1975). В резултат на това микроворсите придобиват дихроизъм- способността да абсорбира светлината по различен начин в зависимост от нейната поляризация. Увеличаването на поляризационната чувствителност на омматидия се улеснява и от факта, че молекулите на зрителния пигмент не са произволно разположени в мембраната, както при хората, а са ориентирани в една посока и освен това са твърдо фиксирани.

Ако окото е в състояние да различи два източника на светлина въз основа на техните спектрални характеристики, независимо от интензитета на излъчването, можем да говорим за цветно зрение . Но ако той прави това чрез фиксиране на поляризационния ъгъл, както в този случай, имаме всички основания да говорим за поляризационно зрение на насекомите.

Как насекомите възприемат поляризирана светлина? Въз основа на структурата на омматидиума може да се приеме, че всички фоторецептори трябва да бъдат едновременно чувствителни както към определена дължина(и) на светлинните вълни, така и към степента на поляризация на светлината. Но в този случай може да има сериозни проблеми- така нареченият фалшиво цветово възприятие. По този начин светлината, отразена от лъскавата повърхност на листата или водната повърхност, е частично поляризирана. В този случай мозъкът, анализирайки данните от фоторецепторите, може да направи грешка при оценката на интензитета на цвета или формата на отразяващата повърхност.

Насекомите са се научили успешно да се справят с подобни трудности. Така при редица насекоми (предимно мухи и пчели) се образува рабдом в омматидии, които възприемат само цвят затворен тип, при които рабдомерите не контактуват един с друг. В същото време те също имат омматидии с обичайните прави рабдоми, които също са чувствителни към поляризирана светлина. При пчелите такива фасети са разположени по ръба на окото (Wehner and Bernard, 1993). При някои пеперуди изкривяванията в цветовото възприятие се елиминират поради значителна кривина на микровилите на рабдомерите (Kelber et al., 2001).

При много други насекоми, особено Lepidoptera, обичайните прави рабдоми се запазват във всички омматидии, така че техните фоторецептори са способни едновременно да възприемат както „цветна“, така и поляризирана светлина. Освен това всеки от тези рецептори е чувствителен само към определен поляризационен ъгъл на предпочитание и определена дължина на вълната на светлината. Това усъвършенствано визуално възприятие помага на пеперудите при хранене и слагане на яйца (Kelber et al., 2001).

Непозната земя

Можете безкрайно да се ровите в характеристиките на морфологията и биохимията на окото на насекомото и все още ви е трудно да отговорите на толкова прост и в същото време невероятно сложен въпрос: как виждат насекомите?

За човек е трудно дори да си представи образите, които възникват в мозъка на насекомите. Но трябва да се отбележи, че днес е популярен мозаечна теория на зрението, според който насекомото вижда изображението под формата на своеобразен пъзел от шестоъгълници, не отразява съвсем точно същността на проблема. Факт е, че въпреки че всеки отделен аспект улавя отделно изображение, което е само част от цялата картина, тези изображения могат да се припокриват с изображения, получени от съседни аспекти. Следователно изображението на света, получено с помощта на огромното око на водно конче, състоящо се от хиляди миниатюрни фасетни камери, и „скромното“ шестстранно око на мравка ще бъде много различно.

Относно зрителна острота (резолюция, т.е. способността да се разграничава степента на разчленяване на обектите), тогава при насекомите тя се определя от броя на фасетите на единица изпъкнала повърхносточите, т.е. тяхната ъглова плътност. За разлика от хората, очите на насекомите нямат настаняване: радиусът на кривината на светлопроводимата леща не се променя. В този смисъл насекомите могат да бъдат наречени късогледи: те виждат повече подробности, колкото по-близо са до обекта на наблюдение.

В същото време насекомите със сложни очи са в състояние да различават много бързо движещи се обекти, което се обяснява с техния висок контраст и ниска инерция зрителна система. Например, човек може да различи само около двадесет светкавици в секунда, но пчелата може да различи десет пъти повече! Това свойство е жизненоважно за бързолетящите насекоми, които трябва да вземат решения по време на полет.

Цветните изображения, възприемани от насекомите, също могат да бъдат много по-сложни и необичайни от нашите. Например, цвете, което ни изглежда бяло, често крие в своите венчелистчета много пигменти, които могат да отразяват ултравиолетова светлина. А в очите на насекомите опрашители блести с много пъстри нюанси – указатели по пътя към нектара.

Смята се, че насекомите „не виждат“ червения цвят, който в „ чиста форма"и е изключително рядък в природата (с изключение на тропическите растения, опрашвани от колибри). Въпреки това цветята, оцветени в червено, често съдържат други пигменти, които могат да отразяват късовълнова радиация. И ако смятате, че много насекоми са способни да възприемат не три основни цвята като човек, а повече (понякога до пет!), Тогава техните визуални изображения трябва да бъдат просто феерия от цветове.

И накрая, „шестото чувство“ на насекомите е поляризационно зрение. С негова помощ насекомите успяват да видят в света около себе си това, което хората могат да получат само бегла представа, използвайки специални оптични филтри. По този начин насекомите могат точно да определят местоположението на слънцето в облачно небе и да използват поляризирана светлина като „небесен компас“. А водните насекоми по време на полет откриват водни тела чрез частично поляризирана светлина, отразена от водната повърхност (Schwind, 1991). Но какви образи „виждат“ е просто невъзможно за човек да си представи...

Всеки, който по една или друга причина се интересува от зрението на насекомите, може да има въпрос: защо не са развили камерно око, подобно на за човешкото око, със зеница, обектив и други устройства?

На този въпрос веднъж беше даден изчерпателен отговор от изключителния американски физик теоретик, Нобелов лауреатР. Файнман: „Няколко доста интересни причини пречат на това. Първо, пчелата е твърде малка: ако имаше око, подобно на нашето, но съответно по-малко, тогава размерът на зеницата би бил от порядъка на 30 микрона и следователно дифракцията би била толкова голяма, че пчелата би все още не мога да видя по-добре. Твърде много малко око- Това не е хубаво. Ако такова око е направено с достатъчен размер, тогава то не трябва да бъде по-малко от главата на самата пчела. Стойността на комбинираното око се крие във факта, че не заема практически място - само тънък слой върху повърхността на главата. Така че преди да дадете съвет на пчела, не забравяйте, че тя има своите проблеми!

Ето защо не е изненадващо, че насекомите са избрали свой собствен път във визуалното опознаване на света. И за да го видим от гледна точка на насекоми, ще трябва да придобием огромни сложни очи, за да поддържаме обичайната си зрителна острота. Едва ли подобно придобиване би ни било полезно от еволюционна гледна точка. Всеки с вкуса си!

Литература
1. Тищенко В. П. Физиология на насекомите. М.: висше училище, 1986, 304 с.
2. Klowden M. J. Физиологични системи при насекомите. Академ Прес, 2007. 688 с.
3. Nation J. L. Физиология и биохимия на насекомите. Второ издание: CRC Press, 2008 г.

И мухите, и пчелите имат пет очи.Три прости очи са разположени в горната част на главата (може да се каже, на темето), а две сложни или фасетни очи са разположени отстрани на главата. Сложните очи на мухите, пчелите (както и на пеперудите, водните кончета и някои други насекоми) са обект на ентусиазирано изследване от учени. Факт е, че тези органи на зрението са подредени по много интересен начин. Те са съставени от хиляди отделни шестоъгълници, или, с други думи, научен език, фасети. Всяка от фасетите е миниатюрна шпионка, която дава изображение на отделна част от обекта. Сложните очи на домашната муха имат приблизително 4000 фасети, пчела работничка- 5000, за дрон - 8000, за пеперуда - до 17 000, за водно конче - до 30 000. Оказва се, че очите на насекомите изпращат до мозъка им няколко хиляди изображения на отделни части от обект, които, макар те се сливат в образ на обекта като цяло, но целият този обект изглежда като направен от мозайка.

Защо са необходими сложни очи?Смята се, че с тяхна помощ насекомите се ориентират в полет. Докато простите очи са предназначени да гледат обекти, които са наблизо. Така че, ако сложните очи на една пчела бъдат отстранени или покрити, тя се държи като сляпа. Ако простите очи са запечатани, тогава изглежда, че насекомото има бавна реакция.

1,2 -Сложни (съставни) очи на пчела или муха
3 -три прости очи на пчела или муха

Пет очи позволяват на насекомите да покриват 360 градуса, тоест да вижда всичко, което се случва отпред, от двете страни и отзад. Може би затова е толкова трудно да се доближите до муха незабелязано. И ако смятате, че сложните очи виждат движещ се обект много по-добре от неподвижен, тогава човек може само да се чуди как човек понякога успява да удари муха с вестник!

Способността на насекомите със сложни очи да откриват и най-малкото движение се отразява в следния пример: ако пчелите и мухите седнат с хора, за да гледат филм, ще им се стори, че двуногите зрители гледат един кадър дълго време преди да преминете към следващия. За да могат насекомите да гледат филм (а не отделни кадри, като снимка), филмът на проектора трябва да се завърти 10 пъти по-бързо.

Трябва ли да завиждаме на очите на насекомите? Вероятно не. Например, очите на мухата виждат много, но не могат да гледат отблизо. Затова те откриват храна (капка сладко например), като пълзят по масата и буквално се блъскат в нея. А пчелите, поради особеностите на зрението си, не различават червения цвят - за тях той е черен, сив или син.

По време на еволюцията на зрението някои животни развиват доста сложни оптични устройства. Те, разбира се, включват сложни очи. Те се образуват при насекоми и ракообразни, някои членестоноги и безгръбначни. Каква е разликата сложно окоот прости, какви са основните му функции? Ще говорим за това в нашия материал днес.

Сложени очи

Това е оптична система, растерна, където няма единична ретина. И всички рецептори се комбинират в малки ретинули (групи), образувайки изпъкнал слой, който вече не съдържа никакви нервни окончания. По този начин окото се състои от много отделни единици - ommatidia, обединени в обща системавизия.

Присъщите им сложни очи се различават от бинокулярните (присъщи и на хората) по слабата дефиниция на малките детайли. Но те са в състояние да разграничат светлинните колебания (до 300 Hz), докато за хората максималните възможности са 50 Hz. И мембраната на този тип око има тръбна структура. С оглед на това фасетните очи нямат такива рефрактивни характеристики като далекогледство или късогледство, концепцията за акомодация не е приложима за тях.

Някои структурни и визуални характеристики

При много насекоми те заемат по-голямата част от главата и са практически неподвижни. Например сложните очи на водното конче се състоят от 30 000 частици, образувайки сложна структура. Пеперудите имат 17 000 омматидии, мухите имат 4 хиляди, пчелите имат 5. Работната мравка има най-малък брой частици - 100 броя.

Бинокъл или фасет?

Първият тип визия ви позволява да възприемате обема на обектите, техните малки детайли, да оценявате разстоянието до обектите и тяхното местоположение един спрямо друг. Хората обаче са ограничени до ъгъл от 45 градуса. Ако е необходим по-пълен преглед, очна ябълкаизвършва движение на рефлексно ниво (или завъртаме главата си около оста). Сложните очи под формата на полукълба с омматидии ви позволяват да виждате заобикалящата реалност от всички страни, без да обръщате зрителните си органи или главата. Освен това изображението, което окото предава, е много подобно на мозайка: едно структурна единицаочите възприемат отделен елемент и заедно са отговорни за пресъздаването на пълната картина.

Разновидности

Ommatidia имат анатомични особености, в резултат на което техните оптични свойства се различават (например при различни насекоми). Учените определят три типа фасет:

Между другото, някои видове насекоми имат смесен типфасетни органи на зрението и много, в допълнение към тези, които обмисляме, също имат прости очи. Така че, в муха, например, отстрани на главата има сдвоени фасетни органи, разположени доста големи размери. А на короната има три прости очи, които изпълняват спомагателни функции. Пчелата има същата организация на зрителните органи – тоест само пет очи!

При някои ракообразни сложните очи изглеждат разположени върху подвижни стъбла.

А някои земноводни и риби имат и допълнително (теменно) око, което различава светлината, но има предметно зрение. Ретината му се състои само от клетки и рецептори.

Съвременни научни разработки

IN напоследъкСложните очи са обект на изследване и удоволствие за учените. В крайна сметка такива органи на зрението, поради оригиналната си структура, осигуряват основата за научни изобретения и изследвания в света на съвременната оптика. Основните предимства са широк преглед на пространството, развитие на изкуствени аспекти, използвани главно в миниатюрни, компактни, тайни системи за наблюдение.

СЕТИВНИ ОРГАНИ ПРИ НАСЕКОМИТЕ

Сетивните органи на насекомите са посредници между външна средаи тялото. В съответствие с външни стимули или дразнители, насекомите извършват определени действия, които съставляват тяхното поведение.

Сетивните органи на насекомите са механично сетиво, слух, химично сетиво, хидротермално сетиво и зрение.

Основата на сетивните органи е изградена от нервни сетивни единици – сензили. Те се състоят от два компонента: възприемчива структура в кожата и съседни нервни клетки. Сенсилите изпъкват над повърхността на кожата под формата на косми, четинки и конуси (фиг. 7).

Механично усещане.Представени от механорецептори. Това са рецептори, както и чувствителни структури, които възприемат шок, позиция на тялото, неговия баланс и т.н. Тактилни или тактилни рецептори са разпръснати по цялото тяло под формата на прости сензили със сензорни, т.е. чувствителна коса. Промяната в позицията на косъма при контакт с предмети или въздух се предава на чувствителната клетка, където възниква възбуждане, предавано по нейните израстъци до нервния център.

Механорецепторите също включват камбановидна сенсила. Те нямат чувствителни косми и са вградени в кожата. Тяхната рецепторна повърхност под формата на кутикуларна шапка е разположена на повърхността на кутикулата. Пръчковият процес на чувствителната клетка - щифтът - се приближава към капачката отдолу. Звънчевидните сенсили се намират по крилата, церките, краката и пипалата. Те възприемат удари на тялото, огъване и напрежение.

Механорецепторите също включват хордотонални органи като органи на слуха. Техните неврони завършват с пръчковиден щифт. Това е поредица от специални сензили, опънати между две секции на кутикулата. Хордотоналните сензили се наричат ​​сколопофори и се състоят от три клетки: сетивен неврон, шапка и париетални клетки.

Не всички насекоми имат развит слух. Правокрилите (скакалци, скакалци, щурци), пеещите цикади, някои буболечки и редица лепидоптери имат слухови рецептори - тимпанични органи. Тези насекоми цвърчат или пеят. Тимпаничните органи са колекция от сколопофори, които са свързани с области на кутикулата, които са представени като тъпанче(фиг. 8).

При скакалците тимпаничните органи са разположени отстрани на 1-ви коремен сегмент, при скакалци и щурци - върху пищяла на предните крака (фиг. 9).

При комарите функцията на слуховия орган се изпълнява от органа на Джонстън. На церките на хлебарките и правокрилите и на тялото на гъсениците невроните са разположени върху косми, които откриват звукови вълни.

Значението на органите на слуха:

– възприемат се сигнали, идващи от индивиди от собствения им вид, което осигурява връзка между половете, т.е. това е една от формите за местоположение на полов сигнал;

- улавяйте други звуци (свирки, остри звуци, търсене на жертва).

Химическо усещане.Служи за възприемане на химията на околната среда, а именно вкус и мирис. Представен от хеморецептори. Обонянието възприема и анализира газообразна среда с ниска концентрация на вещество, а вкусът – течна среда с висока концентрация. Хеморецепторните сензили са представени под формата на косми, пластини или конуси, потопени в тялото. На антените обонятелната функция се изпълнява от плакоидни и целоконични сензили. Обонянието се използва от насекомите за търсене на индивиди от противоположния пол, за разпознаване на индивиди от собствения им вид, за намиране на храна и места за снасяне на яйца. Много насекоми отделят привлекателни вещества - полови атрактанти или епагони.

Вкусът служи само за разпознаване на храната. Насекомите различават 4 основни вкуса - сладко, горчиво, кисело и солено.

Повечето захари, като глюкоза, фруктоза, малтоза и други, привличат пчели и мухи дори при относително ниски концентрации; други захари, като галактоза, маноза и други, се разпознават само във високи концентрации и пчелите ги отхвърлят. Някои пеперуди са много чувствителни към захари, за разлика от чиста водазахарен разтвор с незначителна концентрация - 0,0027%.

Много други вещества - киселини, соли, аминокиселини, масла и други - могат да бъдат отхвърлени при високи концентрации, но понякога слаби решенияНякои киселини и соли имат привлекателен ефект.

Вкусовите рецептори са разположени предимно в устата, но са възможни и други места. И така, при една пчела, някои мухи и редица дневни пеперуди те се намират на лапите на краката им и се намират висока чувствителност; когато плантарната страна на краката докосне захарния разтвор, гладната пеперуда реагира, като разгъва хоботчето си. И накрая, при пчелите и сгънатите оси (Vespidae) тези рецептори също се намират в крайните сегменти на антените.

Високата степен на развитие на химическото сетиво при насекомите е съществен аспект от тяхната физиология и служи научна основапри изследване и прилагане на определени методи за химичен контрол на вредните видове. В практиката за борба с вредителите се използва методът на примамката, чиято същност е, че определени привличащи хранителни вещества се третират с отрови и се разпределят на местата, където е концентриран вредителят; Такива отровни примамки се използват широко и много успешно в борбата със скакалците. В борбата с вредителите се търсят и атрактивни вещества, или атрактанти.

Хигротермично усещане.Той е от съществено значение в живота на редица насекоми и в зависимост от условията на влажност и температурата на околната среда регулира поведението на индивида; също контролира воден баланси телесната температура. Съответните рецептори не са достатъчно проучени, но е установено, че усещането за влага е локализирано при някои насекоми върху главата и нейните придатъци - антени и пипала, а усещането за топлина - върху антените, лапите и други органи. Усещането за топлина е силно развито при насекомите и отделни видовеимат своя оптимална температурна зона, към която се стремят. Границите на температурния оптимум обаче зависят от температурно-влажностните условия на средата, в която се развива насекомото, както и от фазата на неговото развитие.

Визия.Заедно с химическия смисъл, той вероятно играе решаваща роля в живота на насекомите. Органите на зрението имат сложна структура и са представени от два вида очи: сложни и прости (фиг. 10).

Ориз. 10. Схематичен разрез (А) и фасети по повърхността (Б) на сложно око: 1 – роговица; 2 – кристален конус; 3 – клетки на ретината.

Сложните или фасетираните очи, две от тях, са разположени отстрани на главата, често са много развити и след това могат да заемат значителна част от главата. Всяко сложно око се състои от мултивизуални единици - сензили, които се наричат ​​омматидии; броят им в едно сложно око може да достигне много стотици, както и хиляди.

Омматидиумът се състои от три вида клетки, образуващи соматична, чувствителна и пигментна част (фиг. 11). Отвън всеки омматидиум образува кръгла или шестоъгълна клетка на повърхността на окото - фасетка, поради което сложните очи получават името си. Оптичната или пречупващата част на омматидиума се състои от прозрачна леща и подлежащ прозрачен кристален конус. Лещата или роговицата е по същество прозрачна кутикула и обикновено изглежда като двойно изпъкнала леща. Кристалният конус е образуван от четири удължени прозрачни клетки и заедно с лещата образува единна оптична система - цилиндрична леща; дължината на оптичната му ос значително надвишава диаметъра. Чувствителната част се намира под оптичната, образува ретината, или ретината, която възприема светлинните лъчи, и се състои от поредица от клетки на ретината. Тези клетки са удължени по дължината на омматидиума, разположени секторно и образуват лигавицата на централната му пръчка - оптичната пръчка или рабдома. В основата си клетките на ретината преминават в нервни влакна, отивайки към зрителните дялове на мозъка. Пигментната част се образува от пигментни клетки, които заедно образуват лигавицата на чувствителната част и кристалния конус; поради това всеки омматидий е оптически изолиран от съседния. Следователно пигментната част изпълнява функцията на апарат за оптична изолация.

Дневните насекоми имат така нареченото апозиционно зрение. Благодарение на оптичната изолация с помощта на пигментни клетки, всеки омматидий се трансформира в изолирана тънка тръба; следователно само лъчи, преминаващи през лещата и освен това само стриктно съвпадащи с надлъжната ос на омматидиума, могат да проникнат в нея. Тези лъчи достигат оптичния прът или рабдома; последният е именно перцептивният елемент на ретината. Следователно зрителното поле на всеки омматидиум е много малко и той вижда само незначителна част от въпросния обект. Но голямо число ommatidia ви позволява драстично да увеличите зрителното поле с взаимно приложениеедин към друг или съпоставяне; В резултат на това от отделни най-малки части на изображението се образува единен цялостен образ, като в мозайка. Така насекомите имат мозаично зрение.

Нощни и крепускуларни насекоми имат суперпозиционно зрение, което се свързва с морфологичните и физиологичните различия на техните омматидии. В суперпозиционното око чувствителната част е по-отдалечена от оптичната част и пигментните клетки изолират главно оптичната част. Благодарение на това оптичен прътПроникват 2 вида лъчи - прави и коси; първите влизат в оматидиите през лещата, а вторите от съседни оматидии, което усилва светлинния ефект. Следователно образът на обекта се получава в този случай не само чрез комбиниране на отделни възприятия, но и чрез наслагването им или суперпозиция.

На силна дневна светлина суперпозиционно окопридобива някои физиологични сходства с апозиционното око. Това се случва, защото пигментът в пигментните клетки започва да се движи на светлината и се разпределя така, че образува тъмна тръба около омматидиума; Благодарение на това омматидиите са почти оптически изолирани един от друг и получават лъчи предимно от лещата си. Тази способност на окото да реагира на степента на осветеност може да се счита за акомодация. До известна степен е характерно и за апозиционното око, което позволява на дневните насекоми бързо да адаптират окото към зрение при ярка светлина и на сянка, например, когато летят от открито място до гора.

С помощта на сложни очи насекомите различават форма, движение, цвят и разстояние до обект, както и поляризирана светлина. Въпреки това, голямото разнообразие от насекоми, техния начин на живот и навици, несъмнено създава разнообразие от характеристики на тяхното зрение. Последните зависят от структурните особености на очите и техните омматидии; диаметър, дължина, брой на последните и други свойства определят качеството на зрението. Смята се, че много видове са късогледи и могат да разграничат движение само на разстояние. Това се потвърждава от много експерименти. Така ларвите на водните кончета се втурват към движеща се плячка и не забелязват неподвижна плячка. Мрежа, поставена пред гнездото на осите с клетки, надвишаващи дължината на тялото им, все още блокира входа на гнездото, но след известно време осите ще се научат да пълзят през клетките на тази мрежа.

Повечето насекоми са слепи за червения цвят, но могат да виждат ултравиолетова радиацияи са привлечени от него; диапазонът на видимите светлинни вълни е в диапазона 2500–8000 A. Медоносната пчела има способността да различава поляризирана светлина, излъчвана от синьото небе, което й позволява да се ориентира в пространството, когато лети. Редица насекоми също се характеризират с промени в движението в зависимост от посоката на слънчевите лъчи, т.е. Ориентация на слънчевия компас. Същността на това явление е, че ъгълът на падане на лъчите върху определени части на ретината остава постоянен за известно време; прекъснатото движение се възобновява под същия ъгъл, но поради движението на слънцето посоката на движение се променя със същия брой градуси.

Тясно свързано е движението на фотокомпаса, което обяснява пристигането на нощните насекоми към светлината. Светлинните лъчи се разминават радиално и когато се движат наклонено спрямо тях, ъгълът на тяхното падане ще се промени; За да поддържа фиксиран ъгъл, насекомото е принудено постоянно да променя пътя си към източника на светлина. Движението следва логаритмична спирала и в крайна сметка води насекомото до самия източник на светлина (фиг. 12).

Прости очи, или ocelli, са разположени между сложните очи на челото и темето или само на темето (фиг. 13). Те са малки, обикновено наброяват три и са подредени в триъгълник. Поради позицията си в горната част на главата, те често се наричат ​​също гръбни оцели. Морфологично оцелите не съответстват на омматидиите на сложните очи. Така те се инервират не от оптичните дялове на мозъка, а от средната част на протоцеребрума. В допълнение, за една оптична част те имат серия от чувствителни части. При тях също липсва кристален конус и оптичната им част е представена само от кутикулярна леща, т.е. един обектив.

Не всички насекоми имат очи, по-специално, те липсват в много двукрили и пеперуди. При безкрилите или късокрилите насекоми те също липсват или са рудиментарни. Тяхната роля не е достатъчно ясна. Установено е, че при редица форми фокусът на окото се намира зад чувствителната част, поради което в този случай не може да има образно възприятие; Рисуването върху сложните очи прави тези насекоми слепи. В същото време съществува анатомична връзка между оцеларните нерви и нервите на съставните очи, което показва съществуването функционална връзкамежду тези тела. Несъмнено очите на различните насекоми могат да играят различна роля. Във всеки случай, за мнозина те имат регулиращ ефект върху сложните очи, осигурявайки стабилност на зрението в условия на променлив интензитет на светлината. При ниска интензивност оцелите усилват реакцията на съставните очи, т.е. стават сегменти от последния; при високи нива те проявяват инхибиторен ефект върху сложните очи.

Страничните или латералните оцели, характерни за ларвите на насекомите с пълна метаморфоза, трябва да се разграничават от дорзалните оцели. Тези оцели, наричани още стъбла, са разположени отстрани на главата на мястото, където се намират сложни очи при възрастни. Техният брой е различен и дори променлив в рамките на един и същи вид. Някои видове имат само по едно око от всяка страна, докато други имат шест или повече чифта. Когато насекомо влезе в възрастен състояниестраничните оцели атрофират и се заменят със сложни очи.

Stemmata се различават по структурни детайли, но се характеризират с наличието на леща. Гъсениците на пеперудата също имат кристален конус и е развит само един рабдом, което прави такъв оцелус подобен на омматидиума на сложно око. Но в ларвите на триони, някои бръмбари и други насекоми в окото има няколко или дори много рабдоми и кристалният конус може да отсъства. Това прави такива стебла подобни не на омматидиите, а на гръбните оцели.

Страничните оцели се инервират от зрителните дялове на мозъка и тяхната зрителна функция е безспорна.

Някои насекоми запазват способността си да реагират на светлина, когато очите и оцелите са отстранени или покрити с черен лак; хлебарките избягват светлината, както в в добро състояние, а гъсениците поддържат положителна реакция и се придвижват към източника на светлина. Пещерните насекоми без очи също могат да реагират на светлина. Очевидно повърхността на тялото им е способна да усеща светлина и следователно можем да говорим за кожна фоточувствителност.

Способност да виждаш Светътв цялата гама от цветове и нюанси - уникален подаръкприрода към човека. Светът на цветовете, които очите ни могат да възприемат, е ярък и удивителен. Но човекът не е единственото живо същество на тази планета. Животните и насекомите също ли виждат предмети, цветове, нощни форми? Как мухите или пчелите виждат нашата стая, например, или цвете?

очи на насекоми

Съвременната наука с помощта на специални инструменти е успяла да види света през очите на различни животни. Това откритие се превърна в сензация на времето си. Оказва се, че много от нашите по-малки братя и особено насекомите виждат напълно различна картина от тази, която виждаме ние. Виждат ли изобщо мухите? Да, но съвсем не така и се оказва, че ние и мухите, и другите летящи и пълзящи същества сякаш живеем в един и същи свят, но напълно различни.

Всичко е за Насекомите, той не е сам или по-скоро не е съвсем сам. Окото на насекомото е колекция от хиляди фасети или омматидии. Приличат на конусовидни лещи. Всяка такава омматидия вижда различна част от картината, достъпна само за нея. Как виждат мухите? Изображението, което наблюдават, изглежда като картина, сглобена от мозайка или пъзел.

Зрителната острота на насекомите зависи от броя на омматидиите. Най-зрящо е водното конче, има омматидии - около 30 хиляди. Виждат се и пеперуди - около 17 хиляди, за сравнение: мухата има 4 хиляди, пчелата - 5. Най-слабо зрението е мравката, окото й има само 100 фасети.

Всестранна защита

Друга способност на насекомите, която се различава от тази на хората, е способността да виждат всичко наоколо. Очната леща е в състояние да види всичко на 360o. Сред бозайниците заекът има най-голям зрителен ъгъл - 180 градуса. Затова го наричат ​​косия, но какво да се прави, като има толкова много врагове. Лъвът не се страхува от врагове, а очите му гледат на по-малко от 30 градуса от хоризонта. При малките насекоми природата компенсира липсата на растеж с възможността да виждат всеки, който пълзи върху тях. Това, което отличава зрителното възприятие на насекомите, е скоростта, с която се променя картината. По време на бърз полет те успяват да забележат всичко, което хората не могат да видят при такава скорост. Например, как мухите виждат телевизията? Ако очите ни бяха като тези на муха или пчела, ще трябва да завъртим филма десет пъти по-бързо. Почти невъзможно е да хванете муха отзад, тя вижда махването на ръката по-бързо, отколкото се появява. Човек изглежда като бавна костенурка за насекомо, а костенурката изглежда като цяло неподвижен камък.

Цветовете на дъгата

Почти всички насекоми са далтонисти. Различават цветовете, но по свой начин. Интересно е, че очите на насекомите и дори на някои бозайници изобщо не възприемат червения цвят или го виждат като син или виолетов. За една пчела червените цветя изглеждат черни. Растенията, които се нуждаят от пчелно опрашване, не цъфтят червено. Повечето ярки цветове са алено, розово, оранжево, бордо, но не и червено. Тези редки, които си позволяват червено облекло, се опрашват по различен начин. Това е връзката в природата. Трудно е да си представим как учените са успели да разберат как мухите виждат цветовете на стаята, но се оказва, че любимият им цвят е жълтият, а синьото и зеленото ги дразнят. Просто така. За да имате по-малко мухи в кухнята си, просто трябва да я боядисате правилно.

Виждат ли мухите в тъмното?

Мухите, както повечето летящи насекоми, спят през нощта. Да, да, те също имат нужда от сън. Ако една муха постоянно се прогонва и не се оставя да спи три дни, тя умира. Мухите виждат лошо на тъмно. Това са насекоми с кръгли очи, но късоглед. Те не се нуждаят от очи, за да намерят храна.

За разлика от мухите, пчелите работнички виждат добре през нощта, което им позволява да работят нощна смянаЕдин и същ. През нощта цветята миришат по-интензивно и има по-малко конкуренти за нектар.

Те виждат добре през нощта, но несъмненият лидер в зрението на тъмно е американската хлебарка.

Форма на елемент

Интересно е възприемането на формата на даден предмет от различни насекоми. Спецификата е, че те може изобщо да не възприемат прости форми, които не са необходими за тяхната жизнеспособност. Пчелите и пеперудите не виждат предмети с проста форма, особено неподвижни, но те са привлечени от всичко, което има сложни форми на цветя, особено ако се движат или се люлеят. Това обяснява по-специално факта, че пчелите и осите рядко жилят неподвижен човек, а ако го направят, то е в областта на устните, когато той говори (движи устните си). Мухите и някои други насекоми не възприемат човек, те седят върху него просто в търсене на храна, която търсят по миризма и виждат със сензори на лапите си.

Общи характеристики на зрението на насекомите

• Само пеперудите могат да различат червения цвят - те опрашват редки цветя от този диапазон.
• Всички очи имат фасетна структура, като разликата е в броя на омматидиите.
• Трихромазия или способността да се трансформират цветовете в три основни цвята: виолетов, зелен и ултравиолетов.
• Способността да разбивате и отразявате светлинните лъчи и да виждате цялата картина на заобикалящата реалност.
• Способността да гледате снимки, които се променят много бързо.
• Насекомите могат да се придвижват слънчева светлина, така че молците се стичат до лампата.
• Бинокулярното зрение помага на хищниците в света на насекомите точно да определят разстоянията до плячката си.